汽油机缸内直喷的特点及应用分析
汽油机缸内直喷技术(GDI)
且 比较 容 易进行 混 合 过程 的控 制 ， 本 低 廉 ， 成 因此 成 为 当前 的 主流模 式 。但 是 在该种 导 向模式 中 ． 一旦 在
壁面形 成燃油 附着 ， 使未 燃 Ｈ 会 Ｃ的排 放极 度恶 化 。
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年 向市 场 投 放 了 Ｆ Ｉ 缸 内直 喷 汽 油机 ；０ １年标 ｓ型 ２０ 志一 铁龙公 司开 发 了 Ｈ Ｉ 内直喷 系统 ，丰 田公 司 雪 Ｐ缸 推 出 Ｄ ４ 直喷式火花点火发 动机 。 比而言 。 －型 相 国内对 汽油机缸 内直喷技术的研究起 步喷 技 术原 理 ？ 问 请
答 ： 内直喷 汽油 机稀 薄燃 烧技术 分 为均质 稀燃 缸 和分层稀 燃 两种燃 烧模 式 。 中小负荷 时 。 压缩 行程 在
后 期 开 始喷 油 ， 过 与燃 烧 系统 的合 理 配合 。 通 在火 花
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汽油机缸 内直喷技术（ ＧＤＩ ）
刘 锦文 将 一个 循 环 中 的喷油 量分 两 次 喷 人气 缸 可 以很 好 的
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最终 在火 花 塞 附近形 成 较浓 的可 燃混 合 气 ， 种 这 问 ： 什 么 要 发展 汽 油 机 缸 内直 喷技 术 油 ， 为
之 间 已分 离 ， 它两 根摇 臂 不受 它 的 控制 ， 以不会 其 所 影 响气 门的开 闭状 态 。 发动机 达 到某一 个设 定 的高转 速时 。 电脑 即会 指 令 电磁 阀起 动 液 压 系统 ， 动摇 臂 内 的小 活塞 ， 三 推 使 根 摇臂 锁成 一 体 一起 由 中间 凸轮 来驱 动 。 由于 中间 凸 轮 比其它 凸轮 都高 ， 程 大 ， 以进 气 门开 起 时 间 升 所 延长 ， 升程 也增大 了 。 当发动 机转 速降 低到 某一 个设定 的低 转速 时 。 摇 臂内的液压也随之降低 。 活塞在 回位弹簧作用下退回 原位 。 三根摇 臂分 开 。 整个 Ｖ Ｅ Ｔ Ｃ系统 由发 动 机 电子 控 制 单 元 （Ｃ Ｅ Ｕ）
简述缸内直喷汽油机的原理
简述缸内直喷汽油机的原理
缸内直喷汽油机是一种燃烧室内部直接喷射燃油的发动机。
它的工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 进气阶段：汽缸内的活塞向下移动，使进气门开启，进入混合气。
此时，燃油喷射器关闭，只有空气通过进气道进入缸内。
2. 压缩阶段：活塞上升，压缩进入缸内的混合气。
这种压缩相对较高，确保了燃油完全燃烧。
3. 燃烧阶段：在活塞达到顶点的时候，燃油喷射器开始喷射燃油进入高压喷油器中，并喷射到燃烧室内。
喷油器通过压力和控制系统控制燃油的喷射量和喷射时间。
4. 排气阶段：燃烧后，气体产生高温高压，向外推动活塞下降。
此时进气门关闭，排气门开启，将燃烧后的废气排出缸外。
总体来说，缸内直喷汽油机通过直接喷射燃油进入燃烧室，使燃油可以更充分地与空气混合，提高燃烧效率和动力输出。
这种发动机具有燃油利用率高、动力强、排放少的特点，广泛应用于现代汽车。
缸内直喷简介
因此，在大负荷工况时，一个工作循环中，喷 因此，在大负荷工况时，一个工作循环中， 油器发生两次脉冲信号， 油器发生两次脉冲信号，必须是用瞬时高电压 和大电流“峰值保持型”驱动方式（ 100～ 和大电流“峰值保持型”驱动方式（用100～ 110V和17～20A打开 110V和17～20A打开） 。 打开） 两次喷射”也可在起动工况、 “两次喷射”也可在起动工况、急加速工况出 以调节空燃比A/F的大小 改善使用性能。 的大小， 现，以调节空燃比A/F的大小，改善使用性能。 可见，只有在等速稳定工况行驶，才能节油。 可见，只有在等速稳定工况行驶，才能节油。
检测方法： 检测方法： 可燃混合气较浓， （1）在小负荷工况时 可燃混合气较浓，输出 ）在小负荷工况时—可燃混合气较浓 电压应为0.66v左右；在中等负荷工况时 可燃混 左右； 电压应为 左右 在中等负荷工况时—可燃混 合气较稀，输出电压应为3.3v左右。 左右。 合气较稀，输出电压应为 左右 （2）连续地快速加减油门踏板，输出电压应连 ）连续地快速加减油门踏板， 续的变化，反应时间应为1.1s为好（与传统数据 为好（ 续的变化，反应时间应为 为好 相近， 相近，10s＞8次）。 ＞ 次 3）宽带氧传感器，也有多组故障代码， （3）宽带氧传感器，也有多组故障代码，如： P1133—A/F传感器反应速度过慢； 传感器反应速度过慢； 传感器反应速度过慢 P0171—混合气稀。等等 混合气稀。 混合气稀 等等----
5、高压旋流式喷油器— 高压旋流式喷油器— ECU直接用脉冲电流 由ECU直接用脉冲电流 的宽度， 的宽度，控制喷油量的多 利用特殊的喷孔形状， 少，利用特殊的喷孔形状， 向气缸内喷出旋转的雾状 燃油， 燃油，与挤压涡流快速的 混合，以便点火燃烧。 混合，以便点火燃烧。它 没有进气管沉积油膜的缺 又因喷油压力较高， 点，又因喷油压力较高， 喷油器的自洁功能高， 喷油器的自洁功能高，不 易产生脏堵故障。 易产生脏堵故障。
GDI缸内直喷
缸内直喷（GDI）汽油机燃用空燃比大于18:1或更稀的混合气称为稀薄燃烧。
这样的燃烧方式能同时降低CO 、HC 、NOX的排放，同时，不受巧缸界限的限制，可采用高压缩比，泵气损失小，有利于提高发动机的热效率。
而实现稀薄燃烧主要的技术措施就是分层燃烧技术，即合理地组织气缸内混合气分布，使在火花塞周围有较浓的混合气，空燃比约为12～13，保证可靠的点火；而在燃烧室内的大部分区域具有很稀的混合气，空燃比在20以上以确保正常点火和燃烧，同时也扩展了稀燃失火极限，并可提高经济性，减少排放。
缸内直喷式分层燃烧系统GDI，就是实现分层燃烧的主要系统之一，如Texaco 公司的TCCS、Ford公司的PROCO及日本Satoshi Kato等人提出的OSKA。
缸内直接喷射汽油机与一般汽油发动机的主要区别在于汽油喷射的位置，它将喷油嘴安装在燃烧室内，将汽油直接喷射在燃烧室内。
如下图所示：一般采用低压共轨电控喷油系统，喷射时间可以根据需要灵活调整。
关键在于产生与传统发动机不同的缸内气流运动状态，使喷入气缸的汽油与空气形成一种多层次的旋转涡流。
因此缸内直喷采用了立式进气道、弯曲顶面活塞、高压旋转喷射器等三种技术手段。
如图为弯曲顶面活塞，能根据不同的工况改变喷油时间。
中小负荷的时候，在压缩行程才喷油，在火花塞附近形成较浓的混合气，实现分层；当大负荷的时候，在进气行程喷油，保证燃油跟空气充分混合，预混燃烧，保证大负荷的动力性。
如图所示，缸内直喷采用了立式进气道、弯曲顶面活塞、高压旋转喷射器等三种技术的综合。
为三菱公司缸内直喷发动机的结构。
缸内空气流动－纵向涡流即滚流。
弯曲顶面活塞利用活塞顶凸起形状，增强了滚流强度。
虽然混合比达到40:1，但聚集在火花塞周围的混合气却很浓，很容易点火燃烧。
缸内直喷发动机的优点：（1）发动机的经济获得突破性的改进。
（2）瞬态工况得到改善，可降低对加速加浓的要求。
（3）能快速启动；对启动加浓要求低。
缸内直喷式的汽油机工作原理
缸内直喷式的汽油机工作原理缸内直喷式的汽油机是一种高效的内燃机，它采用了直喷技术，能够更好地控制燃油的喷射和燃烧过程。
这种发动机结构简单，燃油的利用率高，能够在提供足够动力的同时减少尾气排放。
缸内直喷式汽油发动机的工作原理如下：1.压缩行程：在发动机的第一次行程中，活塞从上死点开始向下移动，压缩燃料和空气混合物。
在这里，燃油被喷入燃烧室的底部，然后与空气充分混合。
引入燃油的方式有两种：均质混合和分层注射。
2.点火和燃烧行程：当活塞接近下死点时，点火塞设备会在燃料喷射完成后自动点燃混合气。
点火塞会产生火花，点燃燃料和空气混合物，从而引发爆炸。
爆炸产生的高温和高压推动活塞向下运动，驱使曲轴旋转。
3.排气行程：在活塞运动向上行驶时，废气通过排气门排出。
通过排气管可以将废气导出汽车。
缸内直喷式发动机的特点是可以更好地控制燃油的喷射和燃烧过程，从而提高燃油的利用率和发动机的效率。
这是通过以下几点实现的：1.精确的燃油喷射：缸内直喷式发动机直接将燃油喷射到燃烧室内，而不是喷射到进气歧管。
这种直接喷射的方式可以更精确地控制燃油的喷射量和喷射时间，从而获得更好的燃烧效果。
2.高效的燃烧过程：由于燃油直接喷射到燃烧室内，混合气的温度和密度更高，形成更好的燃烧条件。
这种高温高压的燃烧过程可以提高燃油的利用率，并减少污染物的排放。
3.灵活的喷射方式：缸内直喷式发动机可以根据需要和条件灵活地调整喷射的方式。
根据引擎工作负荷和转速的不同，喷射可以采用均质混合和分层注射两种方式。
均质混合可以获得良好的燃烧效果，而分层注射可以提高低负荷工况下的燃油经济性。
缸内直喷式汽油发动机相比传统的多点喷射发动机具有更高的燃油利用率和更低的尾气排放。
同时，由于直喷系统更加复杂，需要更高的精确度和控制能力，因此缸内直喷式发动机的研发和制造成本也较高。
尽管如此，由于其高效节能和环保的特点，缸内直喷式发动机已经成为了主流的汽车发动机技术。
缸内直喷技术
2、汽车发动机新技术---缸内直喷式
近年来，当代汽车汽车飞速发展，汽车新技术不断涌现和应用，带动汽车性能不断改善。下面就现代缸内直喷式汽油机进行简单介绍。
汽油机的发展经历了100多年的漫长历史，其中具有里程碑意义的发展阶段无不是以油气混合方式和机理的变迁为标志的。
早期的化油器式汽油机依靠化油器喉口气流流速增加所产生的真空度将汽油吸出被高速进气空气流雾化以及汽油油滴本身的蒸发而与空气形成可燃混合汽。油气混合比(空燃比=进气空气质量/燃油质量)取决于化油器喉口的设计和量孔直径，负荷的调节是由节气门的开度来调节进入汽缸的油气混合汽量来实现的，因此属于混合汽外部形成的量调节方式，且没有任何反馈控制。由于汽油-空气混合汽能在相当宽的空燃比范围内点燃，这种不太精确的控制对早期汽油机的正常运行并不存在什么问题。
既然油气混合物能有如此惊人的杀伤力，那在汽车上引入显然也会获得更高的动力和更省油的表现。根据云爆弹原理，大众为高压泵设计了一个非常精巧的结构，通过进气阀的凸轮轴来为油泵提供动力，这样很好的解决了油泵和进气阀之间的正时问题，也提高了燃油效率；同时作为一个纯机械的结构，这个高压泵具备了非常高的可靠性，大众（博世）甚至还设计了一个内部保护回路防止油压过高。可惜的是，大众和博世的设计尽管确保了机械自身的可靠性，但高压燃油轨(Rail)里的高压燃料是无法保护的，为了保证发动机运转的顺畅性，燃油轨中必须保持一定的压力。这个在平时是没有问题的，问题就出在了碰撞上。当发动机受到巨大的外力撞击时，位于发动机前部的高压共轨喷射系统就成了发动机首先受到撞击的部分。
发动机的缸内直喷与涡轮增压
发动机的缸内直喷与涡轮增压发动机的缸内直喷与涡轮增压技术是现代汽车领域的两项重要技术。
它们的使用不仅使汽车性能得到了质的提升，还对节能环保产生了积极的影响。
本文将分析和比较这两种技术的原理、优势和应用。
一、缸内直喷技术缸内直喷技术是指将燃油直接喷入发动机的气缸内部，并在气缸内进行燃烧的技术。
相比传统的多点喷射技术，缸内直喷技术具有以下几个优势。
1. 燃油利用率高：缸内直喷技术能够更加精确地将燃油喷射到气缸内部，确保燃油完全燃烧，提高燃油利用率。
2. 动力性能好：缸内直喷技术使得燃烧过程更加迅速，能够产生更高的喷射压力和更高的动力输出，提升发动机的马力和扭矩。
3. 排放更清洁：缸内直喷技术能够减少燃烧室的冷启动时的燃油残留，降低废气排放，减少对环境的污染。
缸内直喷技术应用广泛，特别是在高性能发动机上的应用更为常见。
例如，现代的涡轮增压发动机、混合动力汽车以及一些高档豪华轿车都采用了缸内直喷技术来实现更高的动力与经济性。
二、涡轮增压技术涡轮增压技术是指通过使用涡轮增压器将压缩空气送入发动机，以提高发动机的进气效果和增加燃油燃烧量的技术。
涡轮增压技术具有以下几个优势。
1. 增加进气量：涡轮增压技术能够通过压缩空气的方式，增加发动机的进气量，提高发动机的效率和动力输出。
2. 降低排放：由于增加了进气量，涡轮增压技术使得燃烧更加充分，从而减少废气排放，降低对环境的污染。
3. 节能：涡轮增压技术可以通过提高发动机的进气效率，降低燃油的消耗，从而实现节能的效果。
涡轮增压技术在汽车领域得到了广泛的应用。
无论是传统燃油发动机还是混合动力车型，涡轮增压都可以提高动力性能和经济性。
三、缸内直喷与涡轮增压的结合缸内直喷技术和涡轮增压技术可以相互结合，实现更好的性能和经济性。
结合的方式可以是将缸内直喷技术和涡轮增压技术同时应用在一个发动机上，也可以是将这两项技术分别应用在不同的发动机上，然后通过机械连接或电子控制实现协同工作。
汽油机缸内直接喷射技术
汽油机缸内直接喷射技术摘要:由于能源枯竭和环境污染情况日益严重,即使是多点燃油喷射这样的技术也不能满足人们的要求了,于是更为精确的燃油喷射技术诞生了,那就是汽油机缸内直接喷射技术。
本文将对汽油机缸内直接喷射技术的类型、结构原理、存在问题等进行简要的论述。
关键词:缸内直喷类型结构原理存在问题近年来,由于能源紧缺和环境污染问题的日益突出,汽车用发动机面临着越来越严峻的考验。
目前为绝大多数汽车所采用的EFI发动机已显出明显不足,主要由于混合气在进气门处形成,汽油雾化不完全、混合气质量欠佳,所以燃烧不充分冷启动排放和燃油经济性较差。
汽油机缸内直接喷射系统则与EFI系统迥然不同,该系统是将汽油直接喷射到气缸里,通过相应的控制手段,可以大大提高发动机的燃油经济性和动力性能,同时大幅度降低排放。
1 汽油机缸内直接喷射技术汽油机缸内直接喷射技术,简称缸内直喷,顾名思义,就是把汽油直接喷射到气缸内。
随着技术的发展,化油器被淘汰后,开始采用汽油喷射技术,按照喷射位置可以分为进气道喷射和缸内直接喷射两种。
进气道喷射可以采用低压的喷射装置,是目前最常用的喷射方式,喷油嘴位于进气歧管的前方,汽油喷入进气歧管与空气混合后再进入气缸。
缸内直接喷射则更为先进,喷油嘴位于气缸内部,将汽油直接喷入气缸,与空气形成混合气,不过它需要较高压力的喷射装置以及其它一些专门的零部件,成本要更高一点。
2 缸内直喷的类型及其特点近年来,缸内直喷的发动机电控技术的研究与开发越来越受到重视,其被认为是内燃机解决能源和环境问题的重要方向之一,国内外许多研究机构和汽车厂商都致力于缸内直喷发动机的研究与开发,并推出了各种装备缸内直喷发动机的汽车。
2.1 FSIFSI是Fuel Stratified Injection的缩写,它代表大众汽车的缸内直喷发动机。
从理论上来说,采用FSI技术的发动机有至少两种燃烧模式:分层燃烧和均质燃烧,从上面3个英文单词来看,分层燃烧应该是FSI 发动机的特点。
第三章缸内直接喷射技术
• (2)压电直喷技术 • 目前的缸内直喷发动机都存在分段控制模式—— 低转速时使用分段多次喷射燃烧,高转速下不使用。
–主要原因是目前的喷油器都是螺旋线圈电磁控制式的, 在高转速状态下,喷油时间要求极短,喷油器响应速度 并不适合太高转速。
• 因此,奔驰开发了压电触发的喷油器。
–利用活塞在压缩行程的压力,通过压力变形下的微弱电 信号,经过放大电路放大后控制阀门开闭。压电喷油器 百万分之一秒的反应时间,使喷油器基本的多点分层喷 射成为可能,在每次压缩的短时间内,再分为多次喷射, 特别是高转速下,也同样有分段喷射,从而得到更理想 的稀薄燃烧,这对提高发动机燃烧效率是至关重要的。
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• 3.缸内直接喷射技术的问题 • 缸内直接喷射技术存在的一个主要问题是废气后 续处理。在分层充气模式和均质稀薄充气模式中, 传统的闭环三元催化转化器不能快速地将燃烧过 程中产生的氮氧化物转换成氮气。
–开发了氮氧化物存储式催化转化器后,才使得排放废气 符合欧Ⅳ废气排放标准。在该系统中,氮氧化物被暂时 地储存在转换器中,然后系统性地转换成氮气。
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• (1)燃油供给与喷射系统
–CGI发动机上使用的高压压电喷油器,采用几微米宽锥 状环形喷孔, 塑造一个稳定的、非常理想的从浓到稀 的喷雾效果。在喷射时,还可以吸收周边紊乱的空气颗 粒,进入燃油喷射的层与层之间,形成一个理想的点火 前状态。 –CGI发动机还包括高压燃油泵以及后面的燃油导轨以及 其中的燃油压力调节阀,它们为系统提供稳定的燃油。 在燃油导轨中,峰值燃油压力可以达到20MPa,约是普通 电喷汽油发动机的70倍,比一些其他缸内直喷发动机也 高得多,这样做的目的就是为了分层喷射时有理想的喷 雾效果,在高转速下有足够量的汽油供给。而且由于在 喷射瞬间,导轨内的压力不可避免会出现瞬间下降,高 压也会让这种瞬间压力变化减小,喷射也就更加精确无 误。
缸内直喷式的汽油机工作原理
缸内直喷式汽油机工作原理
一、燃油喷射系统
缸内直喷式汽油机的燃油喷射系统与传统的汽油机有所不同。
在缸内直喷式汽油机中，燃油喷射器直接将燃油喷入汽缸内，而不是像传统汽油机那样将燃油喷入进气歧管。
这种设计使得燃油能够在压缩冲程后期与空气混合，为燃烧过程提供了更佳的条件。
二、燃烧过程
缸内直喷式汽油机的燃烧过程更加高效。
由于燃油直接喷入汽缸内，因此能够更好地控制燃油的喷射量和喷射时间，使得燃油能够更好地与空气混合。
这种设计使得缸内直喷式汽油机的燃烧温度更高，从而提高了发动机的功率和扭矩。
三、空气流动
在缸内直喷式汽油机中，空气流动也与传统的汽油机有所不同。
在传统的汽油机中，空气通过进气歧管进入汽缸内，而在缸内直喷式汽油机中，空气通过进气门进入汽缸内。
这种设计使得缸内直喷式汽油机能够在更高的压力下工作，从而提高了发动机的压缩比和效率。
四、控制系统
缸内直喷式汽油机的控制系统也是其工作原理的重要组成部分。
这种控制系统可以精确控制燃油的喷射量和喷射时间，使得发动机能够在各种工况下都能够保持最佳的工作状态。
同时，控制系统还可以根据发动机的工况和驾驶员的需求来调整发动机的功率和扭矩输出，从而提高了驾驶体验和燃油经济性。
总之，缸内直喷式汽油机的工作原理涉及到燃油喷射系统、燃烧过程、空气流动和控制系统等多个方面。
这些方面的协同工作使得缸内直喷式汽油机具有更高的功率和扭矩输出、更佳的燃油经济性和更低的排放等优点。
缸内直喷发动机高压燃油泵故障分析
车辆工程技术44 车辆技术1 缸内直喷发动机的特点1.1 缸内直喷系统工作原理 在发动机运行情况下控制燃油喷油量，是目前发动机技术所面临的最大的问题，缸内直喷技术的出现，解决了这个大问题。
缸内直喷技术又被称为FSI，它的工作原理是让燃油在气缸内直接与空气混合，减少汽油的消耗。
为了确保稳定点火，进气冲程在后期向燃烧室内喷入燃油，进气行程和压缩行程工作过程使空气与燃油充分混合，并在上止点之前使缸内的混合气均匀燃烧。
1.2 缸内直喷的特点 汽油缸内直喷的工作过程：直喷发动机非常重要的系统就是高压燃油系统,以前的发动机喷油系统工作原理是燃油与空气在进气歧管里均匀混合，再将混合体喷入缸内。
缸内直喷系统则与传统的喷射系统有很大的不同，缸内直喷系统是直接将燃油喷射到气缸中，再与气缸中的空气一边混合一边燃烧，而这时就需要一个部件，这个部件叫做高压泵。
2 高压泵的工作原理 缸内直喷发动机主要利用高压泵进行加压，燃油泵在加压到3bar—4bar之后，燃油开始进入高压燃油泵，高压燃油泵带动凸轮轴转动，输出130——200bar的压力，然后直接从高压喷油嘴喷射到汽缸内。
高压泵的工作原理十分简单，它使用电脑控制系统，提前设定好燃油的量，并将它准确的喷射到燃烧室中。
3 高压燃油泵故障分析3.1 高压泵调节阀断路 （1）故障现象。
一辆大众高尔夫1.8TSI发动机，装配大众第三代高压泵，行驶里程为36300km，车主表示该车辆这几日怠速过高，而以前从来没有过这种情况。
（2）诊断分析。
接到车辆后，打开点火开关，使发动机怠速运行，用车辆综合故障诊断仪X431PRO读取车辆故障码，读取故障码为：P2294 燃油压力调节阀：断路。
由此可知是该车的故障在燃油系统高压泵里，分析汽车怠速过高原因可能是：1）高压泵调节阀电源断路；2）调节阀机械故障；3）调节阀线路故障。
（3）检测过程。
1）用万用表电压档测量电源端子与车身接地的电源电压，测得12.30v，符合正常值范围内，分析知道高压泵调节阀供电端电压正常，高压泵调节阀电源正常，排除高压泵电源故障；2）将故障车压力调节阀取下来，安装在同款无故障汽车上，发现该车辆并没有出现故障现象。
发动机技术解析缸内直喷与缸外直喷的优劣
发动机技术解析缸内直喷与缸外直喷的优劣发动机技术一直是汽车制造商和消费者关注的热点之一。
其中，缸内直喷和缸外直喷这两种燃油喷射技术备受关注。
它们分别在汽油和柴油发动机中被广泛应用。
本文将对这两种喷射技术的优劣进行解析和比较。
一、缸内直喷技术缸内直喷技术是将燃油喷射器直接安装在汽缸内（柴油发动机）或燃烧室（汽油发动机）内部。
其优势主要体现在以下几个方面：1. 燃烧效率提升：缸内直喷技术可以实现更高的压缩比和更精确的燃油控制，从而提高燃烧效率和动力输出。
2. 减少污染物排放：由于燃油喷射直接进入燃烧室，缸内直喷技术可以更好地控制燃烧过程，减少尾气中产生的有害物质排放。
3. 提高燃油经济性：缸内直喷技术可以更有效地利用燃油能量，降低燃油消耗，从而提高燃油经济性。
缸内直喷技术的缺点是：1. 发动机噪音较大：由于燃油喷射直接进入燃烧室，可能会产生较大的喷油噪音。
2. 燃油喷射器易受污染：喷油器直接暴露在燃烧室的高温和高压环境下，容易受到燃烧残渣的污染，进而影响喷油效果。
二、缸外直喷技术缸外直喷技术是将燃油喷射器安装在燃烧室外部，通过进气门将燃油喷射到汽缸内（柴油发动机）或燃烧室（汽油发动机）内。
下面是缸外直喷技术的优势和不足之处：优势：1. 降低噪音和振动：相比缸内直喷，缸外直喷技术可以减少喷油噪音和振动，提升发动机的舒适性和可靠性。
2. 降低碳积垢：由于燃油喷射器远离燃烧室，不易受到燃烧残渣的污染，减少发动机碳积垢的形成。
不足：1. 燃烧效率相对较低：燃油喷射到燃烧室之前会与进气气流混合，这可能会降低燃烧效率，从而影响动力输出和燃油经济性。
2. 排放污染物增加：缸外直喷技术中，燃油喷射到进气道上，容易形成积炭，导致排放污染物的增加。
综合比较：缸内直喷和缸外直喷技术各有优劣，具体应用取决于车辆制造商的需求和设计选择。
在柴油发动机中，由于其燃烧方式和压力要求较高，缸内直喷技术被广泛应用。
它可以提高燃油经济性和动力输出，同时减少尾气排放，符合环保要求。
现代汽油机缸内直喷技术发展现状与未来发展趋势
现代汽油机缸内直喷技术发展现状与未来发展趋势
现代汽油机缸内直喷技术是一种先进的燃油喷射技术，它通过将燃油直接喷入汽缸内部，实现更高效的燃油燃烧和动力输出。
与传统的多点喷射技术相比，缸内直喷技术具有更高的燃油利用率和更低的排放。
目前，缸内直喷技术已经广泛应用于许多汽车制造商的发动机中。
通过缸内直喷技术，汽车发动机的燃油效率可以提高约
10-15％，同时减少约20％的尾气排放。
此外，缸内直喷技术
还可以提高发动机的功率密度和马力输出。
未来，缸内直喷技术有以下几个发展趋势：
1. 发动机的进一步优化：通过采用更高的压缩比和更高的喷油压力，进一步提高缸内直喷技术的燃烧效率和动力性能。
2. 兼容新型燃料：随着可再生能源和新型燃料的发展，缸内直喷技术将逐渐适应更多种类的燃料，如生物燃料、合成燃料和氢燃料。
3. 与电动车技术的结合：缸内直喷技术可以与电动车技术相结合，实现更高效的混合动力系统。
例如，通过将缸内直喷技术与电动机相结合，可以实现更高的燃油经济性和更低的排放。
4. 智能化和自适应控制：未来的缸内直喷系统将更智能化和自适应，通过采用先进的传感器和控制算法，实现更精准的燃油喷射和燃烧控制。
综上所述，缸内直喷技术在现代汽油发动机中的应用已经非常广泛，并且未来还有很大的发展空间。
通过进一步优化和与其他技术的结合，缸内直喷技术将继续为汽车提供更高效、更环保的动力系统。
简述发动机缸内喷射的优缺点
发动机缸内喷射技术是指将燃油直接喷射到气缸内，与进气混合的一种技术。
以下是这种技术的优缺点：
优点：
1. 燃油效率高：缸内直喷技术可以将燃油精准地喷入气缸内，与进气混合更加均匀，提高了燃油的燃烧效率，从而提高了燃油的经济性。
2. 动力性强：缸内直喷技术可以更好地控制燃油的喷射时间和喷射量，使得发动机能够在低转速下产生更大的扭矩，提高了发动机的动力性。
3. 排放控制效果好：缸内直喷技术可以通过精确控制燃油的喷射量和喷射时间来优化燃油的燃烧过程，从而减少废气的排放，提高了发动机的排放性能。
缺点：
1. 成本高：缸内直喷技术的技术含量较高，相关的零部件和控制系统也比较复杂，因此成本较高。
2. 对燃油品质要求高：缸内直喷技术需要使用高品质的燃油，如果燃油品质不佳，可能会导致发动机故障或性能下降。
3. 维护成本高：由于缸内直喷技术的零部件和控制系统比较复杂，因此维护成本较高。
总的来说，缸内直喷技术具有较高的燃油效率和动力性，但同时也存在成本高、对燃油品质要求高、维护成本高等缺点。
在实际使用中需要根据具体情况进行选择和应用。
浅谈基于汽油机缸内直喷技术的发展与排放研究论文
浅谈基于汽油机缸内直喷技术的发展与排放研究论文浅谈基于汽油机缸内直喷技术的发展与排放研究论文随着石油资源越来越紧缺和近年来全球汽车总保有量日益增多,环境污染加剧,所以G D I技术的发展就是对排放控制必然的结果。
因为汽油的燃烧效率低,所以各大汽车制造企业都在研究, 采用不同途径来改进汽油的作功效率。
经过4 0多年的发展, 喷油器位于进气岐管内的汽油喷射(PFI)发动机现被广泛使用,其特点是:利用三效催化器的化学反应,稀有金属铂、钯、铑等与CO、HC和NOx等进行氧化、还原作用,变成无害的H 2O 、CO2、N2气体,排放到大气中,从而达到降低污染的目的,该汽油喷射缺点是:燃油经济性较差。
针对上述技术的限制,工程师开发出GD I技术,该技术的优势在于:在PFI技术的低排放基础上, 同时兼备有柴油喷射的负荷高时,燃油经济优良的特点;因此,近些年来,G D I发动机在高、中档轿车上逐渐使用,随装车数量的增加,制造成本的下降,G D I发动机会成为主流技术的代表,得以广泛应用。
1 GDI发动机特点与传统P F I的区别是:G D I发动机在压缩冲程中,通过安装在汽缸顶部的喷油器,将高压的汽油喷人气缸中, 汽油分子与缸内空气充分接触, 通过吸收进入空气的热量,得以蒸发;与P F I发动机的汽缸壁面吸热相比,混合气的温度大为下降,因此,GDI发动机进气状况明显改善, 发动机燃烧时的爆震现象也大为降低。
GDI发动机在传统P FI发动机基础之上,在控制原理和发动机构造都采取方案优化, 从而实现了燃烧机理和混合方式得以改进,达到节能和减排。
2 缸内直喷发动机分类及混合气原理( 1 )分层燃油喷射汽油机。
G D I系统,因为燃油是分层燃烧( F u e lStratified Injection)故又称为FSI系统。
FSI系统的诞生, 实现了汽油机能像柴油机一样直接喷射燃油,并迅速混合点火燃烧。
分层燃烧比传统的P F I发动机的燃烧效率高,由于取消了传统的节气门, 实现了电子控制,节流损失也减少、发动机的升功率也得以提高。
缸内直喷简介
宽带氧传感器也是利用二氧化锆元件制 成，由“泵电池和感应电池”组成，测量室外 侧与大气相通，内侧有小孔和废气相通，给它 加上3～5v的工作电压后，由于电流的流动，使 氧离子也流动，泵电流将废气中的氧气，泵入 测量室中，从而测量出废气中的氧含量。 利用测量室内外侧氧浓度的差异，使感应电池 产生电动势，经控制器放大处理后，输出给电 脑ECU使用（测量室内电压产生的原理与普通 二氧化锆传感器原理相同）。
输出电压为O～5V，与氧浓度成正比，为 线性关系。当A／F＝１４．７时，电压 应为１．５V；当A／F＞１４．７时，电 压应高于１．５V；当A／F＜１４．７时， 电压应低于１．５V。如果电压固定在0V； 1.5V；4.9V不变时，说明氧传感器己损 坏。
五、 GDI系统工况特点： 1、中小负荷工况时的喷油特点： 轿车在市内行驶占有的时间为75%～ 85%，多在中、小负荷工况下工作，应在 压缩行程后期喷油，以经济超稀薄混合气 成分为主，为分层燃烧方式。
7、增装废气涡轮增压系统，充气效率将 进一步提高，空气密度加大，氧含量提高， 燃烧条件进一步改善，动力性、经济性和 净化性将明显提高。
1.4L的排量，可获得2.5L的动力。 FSI系统100%的使用了增压技术。
8、空燃比的反馈控制，必须使用二氧化 钛氧传感器或宽带氧传感器—
（1） 二氧化钛（TiO2）0x的构造和原理： 其钛片为“嗅敏电阻”，随氧含量而突变。输 入端加上5v基准电压，输出端即产生0~5v随动 电压。其体积小、电压变化幅度宽、反馈控制 能力大、抗污染和抗干扰能力强。
缸内直喷技术
缸内直喷技术缸内直喷（GDI），就是直接将燃油喷入气缸内与进气混合的技术。
优点是油耗量低，升功率大，压缩比高达12，与同排量的一般发动机相比功率与扭矩都提高了10%。
它的劣势是零组件复杂，而且价格通常要贵。
缸内喷注式汽油发动机与一般汽油发动机的主要区别在于汽油喷射的位置，普通电喷汽油发动机上所用的汽油电控喷射系统，是将汽油喷入进气歧管或进气管道上，与空气混合成混合气后再通过进气门进入气缸燃烧室内被点燃作功；而缸内直喷式汽油发动机顾名思义是在汽缸内喷注汽油，它将喷油嘴安装在燃烧室内，将汽油直接喷注在气缸燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气被点燃作功，这种形式与直喷式柴油机相似，因此有人认为缸内直喷式汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。
喷射压力也进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合，并且消除了缸外喷射的缺点。
同时，喷嘴位置、喷雾形状、进气气流控制，以及活塞顶形状等特别的设计，使油气能够在整个气缸内充分、均匀的混合，从而使燃油充分燃烧，能量转化效率更高。
因此有人认为缸内直喷式汽油发动机是将柴油机的形式移植到汽油机上的一种创举。
缸内直喷式汽油发动机的优点是油耗量低，升功率大。
空燃比达到40:1(一般汽油发动机的空燃比是14.7:1)，也就是人们所说的“稀燃”。
汽车缸内直喷技术Gasoline Direct Injection（GDI）在不同汽车品牌中各自有着不同的学名，比如奔驰CGI/ BlueDIRECT、宝马HPI、奥迪TFSI、大众TSI、通用SIDI、福特EcoBoost、丰田D4、本田Earth Dreams Technology （地球梦）、尼桑DIG、马自达SKYACTIV（创驰蓝天）、现代GDI等在近来各厂采用的发动机科技中，最炙手可热的技术非缸内直喷莫属。
这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已经大量使用在包含VAG、BMW、Mercedes-Benz、GM以及Toyota(Lexus)车系上。
汽车新技术之汽油机缸内直喷
4·1.燃油供给和喷射系统
图 5 直喷式汽油机供油系统油路
4·1.燃油供给和喷射系统
• 燃油喷射系统中,喷油器的结构 形式对喷雾质量的影响很大 由 于汽油机的喷射压力远低于柴 油机,如采用多孔喷油器,其喷嘴 容易在工作中积碳堵塞,雾化分 层不好,燃烧时火焰传播不稳定, 因此GDI发动机上1般不采用多 孔喷油器 目前在GDI发动机上 得到广泛应用的是内开式旋流 喷油器,只有1个喷孔,工作油压 为5.0—10MPa,其内部设有燃 油旋流腔,它可以通过涡流比的 选择而实现较好的喷雾形态和 合适的贯穿度的配合,且喷束方 向便于调整,方便了在气缸内的 布置 图6为旋流式喷嘴结构简 图
3·1.分层燃烧缸内直喷
• 丰田D14发动机采用壁面阻挡型稀薄燃烧系 统 图1 当活塞运动到1定位置时,喷油器喷 出的油束到达与活塞顶部凹坑基本垂直的 壁面上,与壁面碰撞并飞溅 进气气流经过电 控涡流阀 E—SCV ,形成斜向进气涡流 空气 涡流运动使已蒸发的汽油蒸气和飞溅的油 滴沿壁面横向运动,促进缸内混合气的形成
1.缸内直喷技术概述
• 这套由柴油发动机衍生而来的科技目前已 经大量使用在包含大众 含奥迪 、宝马、梅 赛德斯-奔驰、通用以及丰田车系上
• 各厂商缸内直喷技术英文缩写：大众：TSI、 奥迪：TFSI、梅赛德斯-奔驰：CGI、宝马： GDI、通用：SIDI、福特：GDI、比亚迪： TI
2.缸内直喷技术的工作原理
图6.旋流式喷嘴结构简图
4.2喷射模式
• GDI发动机燃油喷射模式可以分为单阶段喷 射模式和多阶段喷射模式
• 单阶段喷射模式是指在中小负荷时,燃油在 压缩行程后期喷入,实现混合气分层稀燃并 采用质调节以避免节流阀的节流损失,从而 使GDI汽油机达到与柴油机相当的经济性； 在大负荷和全负荷时,燃油在进气行程中喷 人气缸,实现均质预燃和燃烧,以保持汽油机 升功率高的特点
缸内直喷技术
GDI发动机的喷油压力一般在 10-15MPa左右,以保证燃油雾化质量及合适的贯穿距离。高压油泵一般由安装 在进气凸轮轴上的 4山凸轮驱动,升程在 2.5-4mm之间,升程对高压油泵的选择十分重要,直接影响着冷起动时直 喷系统的建压时间,升程需根据发动机性能需求、滚轮挺柱寿命、驱动凸轮型线及制造工艺等因素综合设计,一般 3.5mm左右的升程即可满足使用需求。
直喷发动机燃油和空气混合主要有三种方式,即喷射引导、壁面引导和气流引导,具体见图中a、b、c所示。 发动机的喷油器设计在缸盖顶部,火花塞设计在发动机的侧面,此种方式称为喷射式引导,在火花塞周围易形成较 浓的混合气,这种布置方式比较适合于分层稀薄燃烧,具有较好的燃油经济性。壁面引导方式是喷油器侧置,火花 塞顶置,通过活塞顶部的特殊形状引导油束运动并与空气混合,此种方式可以在火花塞周围形成较大面积的可燃区 域。气流引导方式同样采用喷油器侧置、火花塞顶置的形式,利用进气时形成的滚流强化油气混合。壁面引导方式 和气流引导方式结构形式相似,多用于均质燃烧模式,可以由传统的 PFI发动机转化而来,可以实现与 PFI发动机 共用燃烧室及缸盖毛坯,是直喷系统的核心部件,喷油器在燃烧室内的布置方式、喷嘴结构形式、油束的喷雾形状都直接影响燃 油的雾化、油气混合及燃烧过程,最后影响发动机的性能。另外喷油器喷嘴置于燃烧室内,受燃油品质量影响较大。 如果燃油的油品质不好,燃烧不充分,极易生成积碳并堵塞喷嘴,影响喷雾质量及喷油器自身的寿命。
缸内直喷发动机的活塞顶面形状对燃烧室内气流的运动及混合气的形成有很大的影响,因此缸内直喷发动机都 将活塞作为关键部件进行重点的设计和开发。无论是壁面引导、气流引导还是喷射引导,都需要特殊的活塞顶面凹 坑相适应,从而达到较为理想的油气混合效果,形成油气浓度的均质分布或梯度分布,保证燃烧的顺利进行。
进气道喷射及缸内直喷有何不同？哪一种更好呢
进气道喷射及缸内直喷有何不同？哪一种更好呢随着汽车技术的发展，以及对高性能与低污染的需求，汽油机的供油方式也经历了三个不同的时期，分别为化油器、进气道喷射，以及缸内直喷。
早期化油器式由于需要借助压力差将燃油吸入气缸，因此无法精准控制汽油的供给量，从而无法维持空燃比在最佳比例，使得燃烧效率与排放更差因此被逐渐被淘汰。
目前大部分的汽油发动机车型都采用了进气道喷射的方式来供给燃油，不过随着搭配缸内直喷技术的车辆引擎越来越多，也使得其或将逐渐成为主流。
进气道喷射与缸内直喷其实都属于燃油喷射供油方式，是利用燃油泵直接将燃油精确注入引擎的汽缸内，相对于化油器来说能更好的控制空燃比，以实现更好的动力以及更低排放。
燃料喷射技术其实最早在19世纪末就已开始发展，上世纪70年代美国与日本在实施了汽车排放的强制法律后，也使得燃料喷射技术开始普及，并在80-90年代时开始广泛的被运用在量产车辆上。
由于燃料喷射供油方式有着更为精确的燃料喷量控制能力以及更好的油气雾化效果，因此对于油耗和排放也有着正面的帮助，所以也成了目前最为广泛采用的技术。
•进气道喷射及缸内直喷存在哪些不同燃油喷射系统按照按喷射位置的不同，可以分为进气道喷射和缸内直喷两种。
顾名思义，进气道喷射就是讲喷油嘴设置在进气总管或进气歧管上，还分为作单点喷射和多点喷射，这种方式对于燃油压力的需求较低。
而缸内直喷则是将喷油嘴设置在能直接喷射到气缸内的位置上，相对来说由于喷油嘴结构和布置较为复杂，因此对于燃油压力的需求也更高。
进气道喷射（PFI）是将燃油直接喷入进气道内，与吸入进气道的空气混合形成可燃混合气再进入气缸，依据喷油嘴设置的位置可以分为单点喷射和多点喷射。
其中多点喷射目前是市场的主流，而多点喷射又称多气门喷射（MPI）或顺序燃油喷射（SFI）以及单独燃油喷射（IFI），其喷油嘴设置为每个气缸的进气口位置设置一个喷油嘴，分别向各气缸的进气道进行喷油。
而缸内直喷（GDI）则是直接将燃油喷入气缸内，并与吸入气缸的空气进行混合，通常喷油嘴被设置在气缸顶部侧面或顶部中央的位置。
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汽油机缸内直喷的特点及应用分析
摘要随着能源危机的日益加剧和排放法规的日益严格，汽车发动机的动力性和燃油经济性越来越受到重视，因此，如何用最少的油跑最远的路已成为现代汽车发展的一个新思路。
本文主要从燃油供给系统方面谈一下汽油机缸内直喷的特点及应用。
关键词缸内直喷；汽油发动机；特点；高压油
0 引言
当前，随着能源资源的短缺，环境问题越来越突出，人们对环境的保护越来越重视，国家对环境保护的要求越来越严格，汽车作为现代的一种重要的交通工具，人们对其关注度也越来越高。
从改革开发到现在，我国汽车保有量不断增加，汽车排出的污染物所占的比例也越来越高，因此，如何降低汽车的排放物已经成为当下汽车技术研究的一个重要课题。
发动机供油系统作为发动机的一个重要组成部分，就是发动机的唯一食物。
当前，随着科技的发展，汽车的各项技术也在不断的改良，相对于在排气部分进行改良，把废气中的污染物进行还原催化的被动式降低污染物的含量，通过改进发动机的喷油技术更能体现出发动机的动力性和燃油经济性。
1 汽油机缸内直喷技术的发展
1996年，日本三菱公司率先成功研制出汽油直喷发动机，缸内直喷技术（也称为GDI）得到了快速的发展，目前，丰田、福特、奔驰、日产、奥迪、本田、雷诺、别克等许多国外汽车公司和研究机构都开发了比较成熟的GDI机型和产品。
安装于气缸内的燃油喷器直接将燃油喷入气缸内，并在气缸内与空气形成混合气。
由于燃油喷射压力的提高，使燃油雾化更加优良，使混合气的比例更加合理，从而使一些在进气管喷射存在的缺点消失，因此缸内直喷越来越广泛应用于汽油车特别是高端品牌的豪华车的发动机上。
2 缸内直喷系统的构成
缸内直喷系统的主要组成部件有：燃油箱、电子燃油泵、燃油滤清器、燃油量调节电磁阀、燃油压力调节阀、高压燃油泵、高压燃油管、燃油分配管、燃油压力传感器、燃油压力调节电磁阀和高压喷射电磁阀（喷油嘴）。
电子燃油泵（低压燃油泵）把燃油从油箱输送到高压燃油泵，高压油泵由发动机凸轮轴驱动，将低压燃油泵输入的燃油压力由约0.35MPa增高到8MPa～12MPa，并送往燃油分配管，充满各缸喷油器的油腔。
当ECU命令喷油器的电磁线圈通电时使针阀打开，汽油通过喷嘴喷入气缸。
3 缸内直喷系统的特点
缸内直喷有以下特点：
1）由于汽油直接喷射，使缸内充量得到冷却，可以使用较大的压缩比，部分负荷燃油消耗率可以降低；
2）与缸外喷射系统汽油机相比，由于提高了燃油雾化质量和降低了泵气损失，功率可以增加；
3）缸内汽油直接喷射发动机可大幅降低CO2 、CO 、HC 及NOx 的排放。
缸内直接喷射发动机比一般喷射发动机能够更省油及输出功率高的原因如下：低负荷时，利用层状气体分布，压缩行程末期喷射的燃料被进气涡流及活塞顶部的球形曲面保持在火花塞附近，为易于点燃的最佳混合气，而周围则为空气层，整个燃烧室内的超稀薄空燃比仍能稳定燃烧，达到省油效果；
4）怠速转速可设定在较低值。
进气行程就开始喷油，燃料汽化的吸温冷却效果，使空气密度增加，可提高容积效率，故比一般喷射发动机的输出功率高；
5）直接喷入汽缸中燃油的汽化作用，降低空气温度，发动机不易爆震。
4 缸内直喷系统存在的问题
1）稳定性燃烧控制，汽油直喷发动机采用分层燃烧，其在不同层面混合气浓度有差别，因此要控制不同层面的混合气稳定燃烧具有相当大的难度；
2）控对密封元件的要求更高，由于缸内直喷系统是建立在高油压的前提下的，因此对系统件中各元件的冲击也相当大，尤其是密封圈；
3）对喷油嘴的要求更高。
不同于传统的进气歧管喷射，缸内直喷发动机的喷油嘴是直接安装在气缸内，由于缸内温度高、压力时高时低、混合气的烧烧不充分等等因素的存在，因此，喷油嘴应当有良好的耐高温性并配有具有一定耐高温能力的密封件。
5 缸内直喷发动机的应用
1）缸内直喷发动机在本田车上的应用
2003年，通过融合动力性能优异的DOHC i-VTEC发动机所独有的中心喷射系统，本田车开发出了首个汽油直喷发动机“2.0L DOHC i-VTEC I发动机”，其实现了低油耗、清洁尾气排放，以及高率性能的高度结合。
“ DOHC i-VTEC I”气缸内直喷式汽油发动机，由于是采用了高度智能化版本的VTEC发动机，因此它的气门动作可以停止，获得了对气门进行的最佳控制，同时喷油器安装在气缸的中心位置并结结气体流动而设置的活塞模型，使发动机
实现了超稀薄燃烧，在实现动感行驶的同时达到了低油耗。
2）缸内直喷发动机在别克车上的应用
2010年别克新君威2.0T引进了了缸内直喷发动机，将燃油的喷射控制点尽可能地靠近点燃位置来获得更为优秀的燃烧效率。
通过直喷技术与涡轮增压的配合，2.0T最大功率提升到162千瓦，与老款君威想比较，实现了惊人的50%提升。
其主要参数如下表。
6 结论
虽然发动机缸内直喷技术在其发展的过程依然存在这样或那样的问题，例如生产成本、制造工艺、燃烧控制等，但在当前环境污越来越引起人们的重视，国家的法律法规对汽车尾气排放越来越严格，要求越来越高，能源危机越来越严重，燃油价格越来越高等等因素都为缸内直喷发动机的发展提供了动力，缸内直喷发动机必将最终取代进气歧管喷射发动机成为车辆的标准配置。
参考文献
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[2]祝刘洪.汽油机缸内直喷技术的研究现状及发展方向.现代机械，2009（4）：95.
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